具體描述
由微軟MVP、大學教師共同編著,並由大學教授程式設計教師提供寶貴意見與審校。範例淺顯易懂且具代錶性與實用性,非常適閤教學與自修,是一本C&C++程式設計的最佳入門進階書。
本書共分C語言與C++兩個部分:第1~15章詳實介紹C語言程式設計技巧;第16~23章介紹C++物件導嚮程式設計、多載運算子、樣版、例外處理與STL等進階議題。
.介紹C語言程式設計技巧
.介紹C語言指標、字元與函式應用
.介紹C++物件導嚮程式設計技巧
.介紹C++函式指標、樣版、例外處理、STL等進階議題
.列舉易懂且具代錶性與實用性的程式範例
《C & C++ 程式設計經典 - 第五版 (電子書)》內容導讀 本書特色: 本書專注於 C 語言與 C++ 語言的基礎概念、核心語法,以及如何應用這些知識進行高效能、結構化的程式開發。第五版在維持經典範例的基礎上,對現代編程實踐和語言標準進行瞭更新,旨在為初學者提供堅實的入門途徑,同時為有經驗的開發者提供深入的參考資料。 --- 第一部:C 語言基礎與核心概念 (Foundation of C Programming) 本部分將讀者從零開始引入 C 語言的世界,建立起對編譯型語言的基本認知。 第一章:C 語言環境與初識 本章詳細介紹 C 語言在現代軟體開發中的地位,不再僅限於係統底層,而是廣泛應用於嵌入式、高性能計算和跨平颱應用。重點涵蓋瞭標準開發工具鏈的安裝與配置,包括選擇閤適的編譯器(如 GCC/Clang)和除錯器(如 GDB)。接著,透過第一個「Hello, World!」範例,解析瞭程式的編譯、連結與執行過程,使讀者對整個開發流程有初步概念。深入探討瞭 C 語言源代碼的結構,包括頭檔引用(`include`)、預處理器指令(`define`)以及 `main` 函數的作用域。 第二章:資料類型、變數與運算子 C 語言的強型別特性是其高效能的基石。本章詳盡闡述瞭內建資料類型,包括 `int`, `char`, `float`, `double` 及其修飾符(如 `short`, `long`, `signed`, `unsigned`),並輔以實際記憶體佔用和範圍的錶格對比。重點講解瞭變數的宣告、初始化,以及不同資料類型之間的隱式與顯式轉換(型別轉換操作符)。運算子部分涵蓋瞭算術、關係、邏輯、位元運算以及賦值運算子,特別強調瞭位元運算在低階操作和效能優化中的重要性。同時,深入解析瞭運算子的優先級和結閤性規則,避免常見的運算錯誤。 第三章:控製流程 程式的決策與重複執行能力是其核心。本章係統介紹瞭所有結構化編程的關鍵元素。選擇結構部分覆蓋瞭 `if`, `else if`, `else` 的多層次判斷,以及效率極高的 `switch` 語句(包括 `break` 和 `default` 的使用)。迴圈結構則徹底講解瞭 `for` 迴圈(適用於已知次數的迭代)、`while` 迴圈(適用於條件判斷的持續執行)和 `do-while` 迴圈(保證至少執行一次的場景)。此外,還探討瞭流程控製的輔助關鍵字 `continue` 和 `break` 的精確用法,以及在複雜迴圈巢狀中如何利用標籤(Label)進行流程跳轉(儘管這在現代編程中應謹慎使用)。 第四章:函式與模組化 函式是程式碼重用和模組化的基礎。本章深入探討瞭函式的定義、宣告(原型)與呼叫。核心內容集中在參數傳遞機製,詳細區分瞭傳值呼叫 (Call by Value) 和傳址呼叫 (Call by Reference) 的原理與實現方式,這對於理解指標至關重要。講解瞭函式的返迴機製、遞迴函式的使用場景與潛在的堆疊溢齣風險。此外,涵蓋瞭函式在不同檔案間的聲明與定義(外部連結性,`extern` 關鍵字),為大型專案的組織奠定基礎。 第五章:指標 (Pointers) 與陣列 (Arrays) 指標是 C/C++ 語言最為強大也最容易混淆的概念。本章以清晰的圖示和實際記憶體位址操作來解釋指標的運作原理,包括指標宣告、取址運算子 (`&`) 和取值運算子 (``)。隨後,將指標與陣列的關係進行瞭徹底的剖析,展示瞭「陣列名稱即是常數指標」的底層機製,並解釋瞭指標算術在遍歷陣列時的應用。本章還涵蓋瞭二維陣列與指標的關聯,以及如何使用指標來處理動態分配的記憶體區塊。 第六章:字串處理與標準函式庫 C 語言中的字串是以 null 結尾的字元陣列。本章著重於使用 `` 函式庫進行字串操作,例如 `strcpy`, `strcat`, `strcmp` 等,並強調瞭在使用這些函式時必須注意緩衝區溢齣的安全隱患。同時,介紹瞭 C 語言如何處理輸入/輸齣 (`stdio.h`),詳解 `printf` 和 `scanf` 的格式化控製字串,並對比瞭更安全、更現代的 I/O 函式。 第七章:記憶體管理與結構體 (Structs) 本章探討瞭程式的記憶體佈局(棧區、堆區、靜態區)。核心是動態記憶體分配,詳細講解瞭 `malloc`, `calloc`, `realloc` 的用法以及關鍵的 `free` 釋放機製,並強調瞭避免記憶體洩漏 (Memory Leak) 的重要性。結構體 (Struct) 作為使用者自訂資料類型的基礎,被詳細介紹,包括結構體的宣告、成員存取,以及結構體與指標的結閤使用。`typedef` 關鍵字在本章被用來簡化複雜的結構體宣告。 --- 第二部:C++ 語言的擴展與物件導嚮編程 (C++ Extensions and OOP) 在 C 語言的穩固基礎上,本部分引入 C++ 的關鍵特性,特別是物件導嚮編程 (OOP) 的核心概念。 第八章:C++ 簡介與基本擴展 本章過渡到 C++,首先說明 C++ 如何作為 C 的超集,並介紹瞭 C++ 相較於 C 的諸多改進,如新的 I/O 係統 (`iostream`, `cin`, `cout`) 和預處理器的替代方案(如 `const`、`inline`)。著重介紹瞭引用 (Reference) 的概念,並將其與指標進行對比,解釋引用在傳址呼叫中的便利性與安全性。 第九章:類別 (Classes) 與物件 物件導嚮的核心。本章詳細定義瞭 `class` 的結構,包括資料成員和成員函式。深入探討瞭封裝 (Encapsulation) 原則,詳細解釋瞭 `public`, `private`, `protected` 三種存取修飾符的作用。成員函式的定義,以及在類別外部與內部定義的區別。本章還引入瞭 建構函式 (Constructor) 和 解構函式 (Destructor),它們在物件生命週期管理中的關鍵作用,特別是在資源的自動初始化與清理方麵。 第十章:建構函式、解構函式與記憶體分配 進一步深化對物件生命週期的控製。詳細分析瞭預設建構函式、帶有參數的建構函式,以及複製建構函式 (Copy Constructor) 在物件複製過程中的隱藏調用。同時,講解瞭如何處理類別內部的動態記憶體分配,即操作符重載的開端——處理 `new` 和 `delete` 運算子的情況,為第十二/十三章的「大括號法則」做鋪墊。 第十一章:繼承 (Inheritance) 與多型 (Polymorphism) OOP 的另外兩大支柱。本章講解瞭繼承的機製,包括單繼承與多重繼承的概念,以及在繼承層級中基類與派生類成員的存取權限變化。隨後,轉嚮多型,這是 C++ 實現運行時決策的關鍵。詳細介紹瞭虛擬函式 (Virtual Function)、抽象類別和純虛擬函式 (`= 0`),解釋瞭虛擬函數錶 (vtable) 的運作原理,使得運行時的函式調用成為可能。 第十二章:運算子重載與友元 C++ 允許開發者為自訂的類別定義標準運算子的行為。本章詳細講解瞭如何重載二元和一元運算子(如 `+`, `<<`, `[]` 等),並特別關注重載的規範,例如賦值運算子 `operator=` 的正確實現。此外,介紹瞭 友元 (Friend) 函式和友元類別,作為在特定情況下打破封裝限製,允許外部函式或類別存取私有成員的機製。 第十三章:範本 (Templates) 程式設計 範本是 C++ 實現泛型程式設計的工具,極大提升瞭程式碼的通用性和類型安全性。本章全麵介紹瞭函式範本 (Function Templates) 的定義與使用,使其能夠處理不同資料類型的輸入。隨後深入探討類別範本 (Class Templates),並通過實際範例展示如何定義一個通用的容器類別(如一個簡化的 List 或 Array 類)。同時討論瞭範本的編譯模型和可能的連結問題。 第十四章:例外處理 (Exception Handling) 現代 C++ 程式設計強調使用結構化的錯誤處理機製。本章詳細介紹瞭 `try`, `catch`, `throw` 語句塊的用法,演示瞭如何捕捉不同類型的例外,以及如何定義自訂例外類別。重點分析瞭例外處理在類別建構/解構期間的行為,以及資源管理與例外安全(Resource Acquisition Is Initialization, RAII)的原則。 --- 第三部:現代實踐與進階主題 (Modern Practices and Advanced Topics) 本部分著眼於 C++11/14/17 標準帶來的現代化編程趨勢,以及複雜的底層操作。 第十五章:C++ 標準函式庫 (STL) 概覽 STL 是 C++ 強大的工具箱。本章作為概覽,介紹瞭 STL 的三個主要組成部分:容器 (Containers),如 `std::vector`, `std::map`, `std::list`;演算法 (Algorithms),如 `std::sort`, `std::find`;以及迭代器 (Iterators),它們是連接容器和演算法的橋樑。重點介紹 `std::vector` 作為動態陣列的首選,並說明瞭其底層與 C 陣列和指標的關聯。 第十六章:智慧指標與資源管理 為瞭徹底解決 C 語言遺留的記憶體管理痛點,C++11 引入瞭智慧指標。本章詳盡解釋瞭 `std::unique_ptr`(獨佔所有權)、`std::shared_ptr`(共享所有權,基於引用計數)和 `std::weak_ptr`(避免循環引用)的機製。重點闡述瞭智慧指標如何與 RAII 原則結閤,實現自動化、異常安全的資源釋放。 第十七章:除錯技巧與效能分析 程式設計不僅是編寫代碼,更是確保其正確性和效率。本章提供實用的除錯流程,如何有效地使用 GDB 或 IDE 的除錯工具來追蹤變數狀態、設定斷點和單步執行。效能分析部分介紹瞭計時工具的使用,以及如何識別程式中的熱點 (Hotspots),並探討瞭在何種情況下,語言特性(如虛擬函式、異常處理)可能會引入可觀的運行時開銷。 結論:從 C 到 C++ 的程式設計哲學 結尾部分總結瞭兩種語言的設計哲學差異:C 的簡潔、底層控製與極緻效率,以及 C++ 的抽象化、物件導嚮與泛型能力。鼓勵讀者根據專案需求,靈活運用兩種語言的優勢,成為一名全麵的係統級開發者。